王姝文

摘 要：雜草是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要問題之一，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失，長期使用除草劑不僅污染環(huán)境，而且雜草容易產(chǎn)生抗藥性。植物化感作用作為一種天然的生態(tài)機(jī)制，為防治雜草提供了一種有效的方法。本文就化感作用的基本定義、向自然界的釋放途徑、利用化感作用控制雜草的方法和植物化感作用在雜草防治中的應(yīng)用前景進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：化感作用；雜草防治；化感物質(zhì)

隨著人們保護(hù)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)、化學(xué)除草劑開發(fā)難度的增大以及雜草抗藥性的蔓延， 生物除草劑越來越得到人們的青睞， 而化感作用為雜草的防除確定了新的方向。化感作用的本質(zhì)是植物通過向體外釋放化學(xué)物質(zhì)而影響鄰近植物， 植物分泌的化學(xué)物質(zhì)稱為化感物質(zhì)。通過直接從植物中提取所需要的化感物質(zhì)或人工合成類似物質(zhì)制成除草劑， 配合少量的化學(xué)除草劑使用， 有助于減少化學(xué)除草劑的使用量，降低雜草抗藥性，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要的意義。

一、化感作用的研究現(xiàn)狀

1.化感作用的簡介

化感現(xiàn)象在植物界中普遍存在， 植物之間的化感作用對生態(tài)系統(tǒng)有著不可忽視的影響?；凶饔?（allelopathy） 的定義經(jīng)過科學(xué)家不斷的發(fā)展和完善， 目前已形成了比較公認(rèn)的概念， 即：各種植物 （包括高等植物和微生物） 所釋放的化學(xué)物質(zhì)引起的生化相生及相克作用， 又稱之為異株相生或相克相生， 它產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)稱為化感物質(zhì) （allelochemicals）。

2.化感物質(zhì)向自然界釋放的途徑

自然條件下， 植物化感物質(zhì)主要通過4種途徑進(jìn)入環(huán)境： （1） 根系分泌， 如黑胡桃樹通過根系分泌具有毒性的胡桃醌， 影響其他植物種子萌發(fā)； （2） 植物體莖葉等部位揮發(fā)， 檸檬桉樹葉通過莖葉揮發(fā)出的蒎烯等化感物質(zhì)， 能顯著抑制蘿卜種子的萌發(fā)； （3） 植物地上部受雨、霧和露水沖洗； （4） 微生物分解植物殘?bào)w進(jìn)行釋放。蕨類植物的化感物質(zhì)是通過微生物對其殘株分解釋放出的， 不同植物釋放化感物質(zhì)的途徑不同， 同種植物在不同的環(huán)境條件下釋放化感物質(zhì)的途徑也不相同。因此， 在研究分析植物化感物質(zhì)的釋放途徑時(shí)要結(jié)合各種因素綜合分析。

3.化感作用的作用機(jī)制

植物釋放的任何一種化感物質(zhì)都可能對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響， 化感物質(zhì)主要是對植物生長的各個(gè)過程及不同的生理過程產(chǎn)生影響， 從而發(fā)揮化感作用。目前化感作用的作用機(jī)制主要有以下3個(gè)方面。

（1）影響細(xì)胞膜的透性?；形镔|(zhì)可通過增加細(xì)胞膜的通透性， 影響細(xì)胞內(nèi)離子環(huán)境， 從而對植株的生長發(fā)育造成影響。黃瓜根分泌的苯丙烯酸可提高其根系過氧化物酶活性， 降低超氧化物歧化酶活性， 造成質(zhì)膜透性增加， 養(yǎng)分外滲速度加快， 產(chǎn)生連作障礙。

（2）影響礦物質(zhì)離子的吸收。礦物質(zhì)離子是植物生長發(fā)育不可缺少的， 化感物質(zhì)可通過影響植物對礦物質(zhì)離子的吸收而影響植株的生長發(fā)育。香草醛明顯抑制杉木幼苗的生長和對硝酸根離子的吸收；苯甲酸、對羥基苯甲酸和阿魏酸在不同濃度、不同酸度、不同土壤含水量等環(huán)境因子的作用下， 對土壤硝化作用效果不同， 進(jìn)而影響植物對礦物質(zhì)離子的吸收。

（3）影響呼吸作用或光合作用。呼吸作用和光合作用伴隨植物的整個(gè)生命周期， 因此若植物的呼吸作用或光合作用受到影響， 植物的生長發(fā)育也將受到很大的影響。梯牧草、玉米和煙草腐爛殘株分解期間所形成的化學(xué)物質(zhì)可抑制煙草幼苗的呼吸， 而在濕度飽和的土壤中分解腐爛， 則抑制作用更強(qiáng)。

二、化感作用在雜草防除中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中， 任何植物都不止合成一種化感物質(zhì)， 許多化感物質(zhì)具有一物多用的生態(tài)功能， 對雜草往往也有作用。化感作用是植物生態(tài)系統(tǒng)中自然的化學(xué)調(diào)控現(xiàn)象， 是植物適應(yīng)環(huán)境的一種生態(tài)機(jī)制， 化感作用并不是以“毒殺”為目的， 而是以控制為目的， 作用溫和而又行之有效， 防除效果持續(xù)時(shí)間長且不易產(chǎn)生抗藥性。因此， 利用化感物質(zhì)來防治雜草是化感作用的應(yīng)用潛力之一。目前化感作用在雜草防除中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在直接利用化感物質(zhì)防除雜草。

1.利用殘株分解產(chǎn)生的化感物質(zhì)防治雜草

植物殘?bào)w覆蓋大田后， 經(jīng)微生物分解產(chǎn)生的化感物質(zhì)進(jìn)入土壤中對雜草的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。植物殘?bào)w覆蓋農(nóng)田可有效控制雜草的危害， 但植物殘?bào)w覆蓋對下茬作物可能會(huì)產(chǎn)生不良影響， 應(yīng)予以重視。如水稻秸桿腐爛產(chǎn)生的羥基苯甲酸、苯乙醇酸、香豆酸、丁香酸等物質(zhì)可抑制水稻幼苗生長。因此， 在利用殘株覆蓋防治雜草時(shí)應(yīng)充分考慮對下茬作物產(chǎn)生的影響及其程度。

2.利用輪作植物釋放的化感物質(zhì)防治雜草

具有化感作用的不同植物產(chǎn)生的化感物質(zhì)不同， 各有其特定的抑制對象， 利用植物的這一點(diǎn)， 合理選擇輪作植物可有效控制雜草。向日葵能有效地抑制馬齒莧、蔓陀羅、藜和牽牛花等雜草的生長， 而燕麥的一些品種則能抑制芥屬雜草的頂端生長， 受抑制的雜草高度只有對照的1/3。因此采用向日葵和燕麥輪作可明顯降低雜草的危害， 輪作區(qū)的雜草密度顯著低于單作區(qū)。

三、植物化感作用的應(yīng)用前景

化感作用在宏觀上體現(xiàn)為不同物種之間相生相克的作用。根據(jù)其相生作用， 可進(jìn)行有益的植物組合， 促進(jìn)植物生長。C標(biāo)記試驗(yàn)表明， 晚熟大豆和玉米混作時(shí)其一方的根分泌物能促進(jìn)另一方的離子吸收和積累， 較單作時(shí)增加1.5-7倍。此原理可以作為套種植物的依據(jù)， 科學(xué)配置植物種類， 從而增加植物產(chǎn)量。

植物間化感作用體現(xiàn)的相克作用應(yīng)用更為廣泛。依據(jù)對水生植物之間化感作用的研究， 利用其種間抑制作用， 抑制藻類過度生長， 防止水體富營養(yǎng)化或用于治理已富營養(yǎng)化的水體同時(shí)通過化感物質(zhì)的脫氮作用， 對污水進(jìn)行處理。利用某些菊科植物的化感物質(zhì)對雜草發(fā)芽或生長的抑制作用， 通過輪作、間作、覆蓋等栽培措施， 減少甚至逐步代替化學(xué)除草劑， 這對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展無疑具有極為重要的意義化感作用是一個(gè)涉及化學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科， 研究它有助于解決植物入侵問題、研究抗性藥物、培育轉(zhuǎn)基因植物以及保持生態(tài)系統(tǒng)平衡等。